ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΙΣΧΥΟΣ Ιδιωτικοί Υ/Σ ΜΤ/ΧΤ Μελέτη Ιδιωτικού Υ/Σ 20/0,4 kv Παροχής Τύπου Α1 για την Ηλεκτροδότηση Αντλιοστασίου ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ηµήτριος Ι. Ψιµόπουλος Επιβλέπουσα : Σταυρούλα Καβατζά Λέκτορας Ε.Μ.Π Αθήνα, Νοέµβριος 2006 I
II
ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΙΣΧΥΟΣ Ιδιωτικοί Υ/Σ ΜΤ/ΧΤ Μελέτη Ιδιωτικού Υ/Σ 20/0,4 kv Παροχής Τύπου Α1 για την Ηλεκτροδότηση Αντλιοστασίου ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ηµήτριος Ι. Ψιµόπουλος Επιβλέπουσα : Σταυρούλα Καβατζά Λέκτορας Ε.Μ.Π Εγκρίθηκε από την τριµελή εξεταστική επιτροπή την 27 η Νοεµβρίου 2006.... Σ. Καβατζά Λέκτορας Ε.Μ.Π... Π. Μπούρκας Καθηγητής Ε.Μ.Π... Κ. Καραγιαννόπουλος Αν. Καθηγητής Ε.Μ.Π Αθήνα, Νοέµβριος 2006 III
... ηµήτριος Ι. Ψιµόπουλος ιπλωµατούχος Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Υπολογιστών Ε.Μ.Π. Copyright ηµήτριος Ι. Ψιµόπουλος, 2006. Με επιφύλαξη παντός δικαιώµατος. All rights reserved. Απαγορεύεται η αντιγραφή, αποθήκευση και διανοµή της παρούσας εργασίας, εξ ολοκλήρου ή τµήµατος αυτής, για εµπορικό σκοπό. Επιτρέπεται η ανατύπωση, αποθήκευση και διανοµή για σκοπό µη κερδοσκοπικό, εκπαιδευτικής ή ερευνητικής φύσης, υπό την προϋπόθεση να αναφέρεται η πηγή προέλευσης και να διατηρείται το παρόν µήνυµα. Ερωτήµατα που αφορούν τη χρήση της εργασίας για κερδοσκοπικό σκοπό πρέπει να απευθύνονται προς τον συγγραφέα. Οι απόψεις και τα συµπεράσµατα που περιέχονται σε αυτό το έγγραφο εκφράζουν τον συγγραφέα και δεν πρέπει να ερµηνευθεί ότι αντιπροσωπεύουν τις επίσηµες θέσεις του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. IV
Πρόλογος Θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαίτερα την υπεύθυνη της διπλωµατικής αυτής εργασίας κα Σ. Καβατζά για την συνεργασία που είχαµε. Επίσης ευχαριστώ τον κ. Αγαπάκη στον τοµέα ανάπτυξης και λειτουργίας δικτύου της.ε.η για το χρόνο που µου διέθεσε. Τέλος ευχαριστώ την κα Αγγελική Ψιµοπούλου για τις χρήσιµες παρατηρήσεις σχετικά µε την οργανωτική βελτίωση της εργασίας αυτής. V
Αφιερώνεται στους γονείς µου Γιάννη και Αλίκη VI
Πίνακας περιεχοµένων Περίληψη...3 Κεφάλαιο 1: Υποσταθµοί καταναλωτών ΜΤ 1.1 Γενικά.5 1.2 Εξοπλισµός ζεύξης και προστασίας του δικτύου ΜΤ....5 1.3 Τυποποιηµένες παροχές ΜΤ......9 1.4 Γειώσεις Υ/Σ καταναλωτών ΜΤ...13 1.5 Μετασχηµατιστές..14 1.6 Υλικά και διατάξεις ζεύξης και προστασίας Υ/Σ ΜΤ...22 1.7 Συνδυασµοί µέσων ζεύξης και προστασίας στη ΜΤ 25 1.8 Μετασχηµατιστές µέτρησης..26 1.9 Προστασία των Υ/Σ ΜΤ-ΧΤ κατά των υπερτάσεων.28 1.10 Προστασία ηλεκτρικών εγκαταστάσεων ΧΤ σε υπερτάσεις...29 1.11 ιατάξεις κυψελών ΜΤ...30 1.12 Πίνακες ΧΤ.31 1.13 Αντιστάθµιση, διόρθωση συντελεστή ισχύος.32 1.14 Συντήρηση Υ/Σ...34 Κεφάλαιο 2: Μονωµένοι αγωγοί και καλώδια MT-XT 2.1 Γενικά.37 2.2 Καλώδια στη ΧΤ 37 2.3 Καλώδια στη ΜΤ.. 39 2.4 Πρότυπα σηµάνσεις καλωδίων 40 2.5 Χρήσεις καλωδίων 41 2.6 Τάση των καλωδίων...41 2.7 Ονοµασία κώδικα για διάφορους τύπους καλωδίων..41 Κεφάλαιο 3: Mέσα ζεύξης-απόζευξης και προστασίας ΧΤ 3.1 Ζεύξη.43 3.2 Απόζευξη...43 3.3 Μέσα ζεύξης-απόζευξης ΧΤ 43 3.4 Μέσα προστασίας σε υπερρεύµατα, υπερφόρτιση και βραχυκυκλώµατα στη ΧΤ...46 Κεφάλαιο 4: Υπολογισµός ρευµάτων βραχυκύκλωσης 4.1 Γενικά 55 Κεφάλαιο 5: Εγκατάσταση κινητήριων συστηµάτων 5.1 Γενικά...57 5.2 Εκκίνηση ασύγχρονων κινητήρων...58 5.3 Τρόποι εκκίνησης κινητήρων βραχυκυκλωµένου δροµέα...58 5.4 Πέδηση των ασύγχρονων τριφασικών κινητήρων...61 5.5 Εκλογή κινητήρων σύµφωνα µε τις συνθήκες περιβάλλοντος...61 5.6 Τυποποίηση της µορφής, του µεγέθους και της ψύξης των κινητήρων...62 5.7 Μέγιστη διαρκώς επιτρεπόµενη ισχύς...63 5.8 Υπερφόρτιση του κινητήρα...63 5.9 Επιλογή της ονοµαστικής ισχύος του κινητήρα...64 5.10 Τυποποίηση της ονοµαστικής λειτουργίας...64 5.11 Προστασία του κινητήρα...64 1
5.12 Ακροδέκτες κινητήρα...65 Κεφάλαιο 6: Βύθιση τάσης 6.1 Γενικά.67 6.2 Επιτρεπόµενα όρια βύθισης τάσης.67 6.3 Υπολογισµός της βύθισης τάσης 69 Κεφάλαιο 7: Προστασία έναντι ηλεκτροπληξίας 7.1 Γενικά.71 7.2 Συστήµατα σύνδεσης γειώσεων.72 7.3 Προστασία έναντι άµεσης επαφής.75 7.4 Προστασία έναντι έµµεσης επαφής...75 7.5 Κατάταξη εξοπλισµού σε κλάσεις προστασίας..80 7.6 Προστασία κατά της ηλεκτροπληξίας σε σφάλµατα σε Υ/Σ..81 7.7 Γειώσεις εγκαταστάσεων ΜΤ και ΧΤ 82 7.8 Είδη ηλεκτροδίων γείωσης, αντίσταση γείωσης...83 7.9 Θεµελειακή γείωση...83 7.10 Η αντίσταση γείωσης..84 Κεφάλαιο 8: Μελέτη Υ/Σ ΜΤ-ΧΤ παροχής τύπου Α1 για την ηλεκτροδότηση αντλιοστασίου...... 85 Κεφάλαιο 9: Συµπεράσµατα 9.1 Ανακεφαλαίωση...107 9.2 Προτάσεις...108 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ...109 Παράρτηµα 1: Πίνακες - σχήµατα Κεφ.1-7 Παράρτηµα 2: Πίνακες -σχήµατα Κεφ.8 2
Περίληψη Στην παρούσα διπλωµατική εργασία αναλύονται τα µέσα που χρησιµοποιούνται για την υλοποίηση ενός ιδιωτικού Υ/Σ ΜΤ-ΧΤ, ενώ µελετάται εκτενέστερα η διαδικασία επιλογής των µέσων εκείνων που είναι αναγκαία για την εξυπηρέτηση ενός φορτίου κίνησης µέσω ιδιωτικού Υ/Σ ΜΤ-ΧΤ παροχής τύπου Α1. Ειδικότερα παρατίθενται οι τύποι παροχής των ιδιωτικών Υ/Σ, ενώ αναλύονται τα µέσα ζεύξης και προστασίας ΜΤ όπως και η διαδικασία επιλογής του Μ/Σ που θα χρησιµοποιηθεί για την ζεύξη µε το δίκτυο της ΜΤ, βάσει οικονοµικών κριτηρίων. Ακόµη αναφέρονται τα µέσα προστασίας του Μ/Σ και οι κυψέλες µέσα στις οποίες τοποθετούνται τα µέσα προστασίας και ζεύξης ΜΤ του Υ/Σ, ενώ παρουσιάζονται τα είδη γείωσης των ιδιωτικών Υ/Σ ΜΤ-ΧΤ και οι απαιτήσεις του κτηριοδοµικού κανονισµού για την κατασκευή ενός Υ/Σ. Παράλληλα επισηµαίνεται η αναγκαιότητα της αντιστάθµισης της αέργου ισχύος και οι τρόποι επίτευξής της. Στη συνέχεια παρουσιάζονται όλες οι κατηγορίες των καλωδίων ΧΤ και ΜΤ, ο τρόπος ονοµασίας τους και τα είδη µόνωσής τους. Ταυτόχρονα αναπτύσονται τα µέσα ζεύξης απόζευξης και προστασίας ΧΤ αλλά και ο τρόπος λειτουργίας τους µε σκοπό την αντιµετώπιση των ρευµάτων βραχυκύκλωσης που ενδεχοµένως εµφανίζονται σε µια ηλεκτρική εγκατάσταση. Επίσης αναλύονται τα κινητήρια συστήµατα, µε εκτενή αναφορά στα κριτήρια βάσει των οποίων εκλέγονται οι κινητήρες, ενώ αναλύονται και οι τρόποι εκκίνησής τους. Παράλληλα διευκρινίζονται τόσο οι τυποποιηµένες λειτουργίες των κινητήρων όσο και η τυποποίηση των µεγεθών τους, αναπτύσονται οι τρόποι σύνδεσής τους µε το δίκτυο και η διαδικασία που ακολουθείται για την προστασία τους. Επιπρόσθετα, αναφέρονται τα επιτρεπόµενα όρια βύθισης τάσης που πρέπει να πληρεί µια ηλεκτρική εγκατάσταση ώστε να συνδεθεί µε το δίκτυο. Γίνεται ακόµη ιδιαίτερη αναφορά στις συνθήκες σφάλµατος σε µια ηλεκτρική εγκατάσταση και σε ένα Υ/Σ, ενώ αναπτύσονται οι τρόποι προστασίας για την αποφυγή ηλεκτροπληξίας και τα είδη γείωσης ΧΤ που εφαρµόζονται για τον σκοπό αυτό. Τέλος πραγµατοποιείται µια µελέτη επιλογής των µέσων υλοποίησης ενός ιδιωτικού Υ/Σ ΜΤ- ΧΤ παροχής τύπου Α1 που θα ηλεκτροδοτήσει ένα αντλιοστάσιο, τα αποτελέσµατα της οποίας ερµηνεύονται µε γνώµονα τη βελτιστοποίηση λειτουργίας του Υ/Σ. Λέξεις Κλειδιά Υποσταθµοί Μέσης και Χαµηλής Τάσης, Μονωµένοι Αγωγοί, Καλώδια, Μέσα Προστασίας Μέσης και Χαµηλής Τάσης, Μετασχηµατιστές, ιόρθωση Συντελεστή Ισχύος, Ασύγχρονοι Τριφασικοί Κινητήρες, Ρεύµατα Βραχυκύκλωσης, Βύθιση Τάσης, Γειώσεις, Ηλεκτροπληξία. 3
Abstract The present thesis assesses the structures used for the installation of a private Substation M/L Voltage, whilst futher investigating the evaluation process of the structures available for motor installation via Substation M/L Voltage type A1. Specifically the provision types for the private Substation M/L Voltage are presented and an analysis is made on the Medium Voltage connection and protection structures, focusing on the process of selecting the transformer to be used, based on economic criteria. Furthermore, the structures of transformer protection are citted as well as the cells housing both protection and connection. Moreover, emphasis is given on the grounding methods of the private Substation M/L Voltage allong with the building regulations and construction requirements of the Substation. In parallel, the nececity for counterbalancing the reactive power and ways of achieving this are noted. All the categories of M/L Voltage cables are presented by name along with their insulation types. Connection-Disconnection and Low Voltage protection structures are detailed in terms of functionality and effeciency dealing with potential short circuit currents. Motor systems are also analysed with extensive reference to motor selection criteria, as well as listing the different ways of starting, sizing, functionality, connection to the Voltage Network and protection process. Mention is made of the voltage dip limits which must be incurred for the electrical installation to connect to the Voltage Network. Particular reference is made to the error condition of the electrical installation and the Substation M/L Voltage, in addition to the structures of protection to avoid electrocution and the Low Voltage grounding methods which makes this possible. Finally, the thesis includes a case study of the different structures available for setting up a private Substation M/L Voltage type A1 providing electrical power for a pumping station, the results of which are assesed under the scope of substation functionality maximalisation. Keywords Substations Medium and Low Voltage, Insulation Wires, Cables, Medium and Low Voltage Protection Structures, Transformers, Counterbalancing Reactive Power, Asynchronous three phase motors, Short Circuit Currents, Voltage Dip, Grounding, Electrocution. 4
Κεφάλαιο 1 Υποσταθµοί καταναλωτών ΜΤ 1.1 Γενικά Η τροφοδότηση ενός καταναλωτή γίνεται συνήθως από το δίκτυο ΜΤ αν ο καταναλωτής έχει προβλεπόµενη µέγιστη ισχύ µεγαλύτερη από 135 kva. Ακόµη όµως και σε µικρότερες ισχείς, η σύνδεση µε ΜΤ µπορεί να επιβάλλεται από τη ΕΗ για τεχνικούς λόγους ή να συµφέρει οικονοµικά. Βαριές εκκινήσεις κινητήρων, κορεσµός του δικτύου ΧΤ µπορούν να επιβάλλουν ακόµη και από τα 50 kva τη σύνδεση στη ΜΤ. Η τροφοδοσία µε ΜΤ γίνεται από δίκτυα τάσης 6,6, 15, 20 και 22 kv. Επειδή στο µέλλον σχεδιάζεται όλα τα δίκτυα ΜΤ να µετατραπούν σε δίκτυα των 20 kv θα πρέπει όλα τα υλικά των Υ/Σ ΜΤ να είναι για τάση 20 kv ακόµη και αν το δίκτυο είναι των 15 kv. Τα εναέρια δίκτυα της ΕΗ είναι κατά κανόνα ακτινικά ενώ µπορεί ορισµένα τµήµατά τους να είναι καλωδιακά. Τα υπόγεια δίκτυα ΜΤ είναι βροχοειδή (δακτυλιοειδή). Οι καταναλωτές συνδέονται µε βρόχο (αλυσωτά) µε καλώδια σχ.1.1{12}. Οι εγκαταστάσεις Υ/Σ ΜΤ χωρίζονται σε δύο σύνολα που είναι {12} : Η εγκατάσταση ΜΤ της ΕΗ µπορεί να είναι υπαίθρια ή στεγασµένη σε εναέρια δίκτυα ενώ είναι πάντα στεγασµένη σε υπόγεια δίκτυα. Περιέχει µετασχηµατιστές µετρήσεων, µετρητές ισχύος και ενέργειας καθώς και το µέσο προστασίας της παροχής σε βραχυκυκλώµατα, δηλαδή διακόπτες ή ασφάλειες. Η εγκατάσταση του καταναλωτή είναι συνήθως στεγασµένη και περιέχει τα καλώδια, τους ζυγούς ΜΤ, τα όργανα και τα µέσα προστασίας, τους µετασχηµατιστές ισχύος, τους µετασχηµατιστές οργάνων και τους ζυγούς ΧΤ µε την προστασία τους. Επιτρέπεται όµως η εγκατάσταση του καταναλωτή να είναι υπαίθρια παρόλλο που δεν γίνεται γιατί δηµιουργούνται προβλήµατα στη συντήρηση του Υ/Σ. Εκείνο που εφαρµόζεται είναι υπαίθρια εγκατάσταση Μ/Σ και στεγασµένες κυψέλες. Η ΕΗ έχει εκδώσει πληροφορίες για τη διαδικασία παροχής ΜΤ. Η διαδικασία αυτή περιλαµβάνει την αίτηση, την προµελέτη από τη ΕΗ, την µελέτη από τον εγκαταστάτη, έγκριση της µελέτης από τη ΕΗ, κατασκευή και σύνδεση της παροχής ΜΤ. Υπάρχουν τέσσερις τυποποιηµένες παροχές ΜΤ (Α 1,Α 2,Β 1,Β 2 ) που διαφέρουν ως προς την εγκατάσταση της ΕΗ, δηλαδή εναέρια (Α 1,Α 2 ) ή στεγασµένη (Β 1,Β 2 ), ώς προς την προστασία και την ισχύ. Η ΕΗ προσδιορίζει τον τύπο της παροχής. Τα πρότυπα που προσδιορίζουν τις εγκαταστάσεις ΜΤ και ΥΤ είναι τα DIN VDE 0101 και της CENELEC EN 50179. 1.2 Εξοπλισµός ζεύξης και προστασίας του δικτύου ΜΤ 1.2.1 Αναχώρηση γραµµών ΜΤ Οι γραµµές διανοµής ΜΤ ξεκινούν από το ζυγό των 15 ή 20 kv από Μ/Σ ισχύος 25...50 MVA σχ.1.1. Οι γραµµές διακρίνονται σε εναέριες, υπόγειες (σε συνωστισµένες περιοχές) ή µικτές υπόγειες-εναέριες {9}. Τα εναέρια δίκτυα είναι λιγότερο δαπανηρά σε σχέση µε τα υπόγεια και είναι ευκολότερα στην εκµετάλλευσή τους. Συναντώνται κυρίως στις αγροτικές περιοχές που γενικά χαρακτηρίζονται από µικρή πυκνότητα φορτίου, καθώς και όπου δεν υπάρχει περιορισµός χώρου. Τα εναέρια δίκτυα ΜΤ έχουν δενδροειδή µορφή. Αποτελούνται από τον κορµό 5
που κατασκευάζεται µε αγωγούς µεγάλης διατοµής και τις διακλαδώσεις πάνω στις οποίες συνδέονται οι Υ/Σ ΜΤ-ΧΤ. Οι διακλαδώσεις κατασκευάζονται από αγωγούς µικρότερης διατοµής από του κορµού. Τα δίκτυα αυτά λειτουργούν πάντα ακτινικά δηλαδή όλες οι γραµµές τροφοδοτούνται από το ένα µόνο άκρο τους. Η τροφοδότηση του κορµού της γραµµής στο ένα άκρο της γίνεται από τους ζυγούς ΜΤ του Υ/Σ ΥΤ-ΜΤ µέσω ενός /Ι, ενώ στο άλλο άκρο της ο κορµός µπορεί να διασυνδέεται, µετά από χειρισµό, µε άλλη γραµµή του ίδιου ή άλλου Υ/Σ ΥΤ-ΜΤ. Κατά µήκος του κορµού µπορεί να εγκαθίστανται αποζεύκτες, /Φ ή /Ι. Οι δύο πρώτοι χρησιµεύουν στο να έχει τη δυνατότητα ο κορµός να αποµονώνεται κατά τµήµατα όταν είναι αναγκαίο για λόγους συντήρησης ή αποκατάστασης βλάβης τα υπόλοιπα τµήµατα της γραµµής επανατροφοδοτούνται. Τα υπόγεια δίκτυα εµφανίζονται στα κέντρα των πόλεων για λόγους αισθητικής αλλά και έλλειψης διαθέσιµου χώρου. Επιπλέον στις περιοχές αυτές η πυκνότητα φορτίου είναι τέτοια που καθιστά επιβεβληµένη τη χρήση υπόγειων δικτύων. Επειδή ο εντοπισµός και η επιδιόρθωση µιας βλάβης σε υπόγειο δίκτυο είναι ιδαίτερα χρονοβόρα διαδικασία γι αυτό ακολουθείται η πρακτική να υπάρχει η δυνατότητα µετά από βλάβη να επανατροφοδοτούνται οι Υ/Σ ΜΤ-ΧΤ από άλλη οδό, µετά την εκτέλεση ορισµένων χειρισµών χωρίς να προηγείται η επισκευή της βλάβης. Αυτό µπορεί να επιτευχθεί µε τη διαµόρφωση του δικτύου ΜΤ σε: Βροχοειδές που χαρακτηρίζεται από το ότι οι γραµµές αποτελούν τµήµατα βρόχου που αρχίζουν και τελειώνουν στον ίδιο Υ/Σ ΥΤ-ΜΤ. Ατρακτοειδές που χαρακτηρίζεται από το ότι οι γραµµές αρχίζουν από ένα Υ/Σ ΥΤ-ΜΤ και καταλήγουν σε ένα άλλο ή καταλήγουν σε ένα Υ/Σ ζεύξης δηλαδή σε ένα Υ/Σ που δεν µετασχηµατίζει την τάση αλλά απλά καταλήγουν και αναχωρούν απ αυτόν οι γραµµές µεταφοράς. Οι υπόγειες γραµµές λειτουργούν ακτινικά και ειδικότερα στο βροχοειδές σχήµα δικτύου ένας από τους Φ, συνήθως στο µέσο του βρόχου,παραµένει ανοικτός. Στα ατρακτοειδή παραµένουν συχνά ανοικτοί οι διακόπτες των ζυγών ΜΤ των Υ/Σ ΥΤ-ΜΤ ή του Υ/Σ ζεύξεως. Σε περίπτωση σφάλµατος σε οποιοδήποτε σηµείο µιας γραµµής προκαλείται αρχικά το άνοιγµα του διακόπτη ισχύος που προστατεύει τη γραµµή στην αναχώρησή της από τον Υ/Σ ΥΤ-ΜΤ. Στη συνέχεια αφού εντοπιστεί η θέση του σφάλµατος, το αντίστοιχο τµήµα αποµονώνεται µε το άνοιγµα των εκατέρωθεν Φ ενώ τα υπόλοιπα τµήµατα επανατροφοδοτούνται. 1.2.1.1 Προστασία γραµµών αναχώρησης του δικτύου ΜΤ Σε κάθε αναχώρηση εναέριας ή υπόγειας γραµµής υπάρχει συνήθως ένας διακόπτη ισχύος πτωχού ελαίου ( 0 σχ.1.1) που διεγείρεται από Η/Ν. Ο Η/Ν τροφοδοτείται µέσω Μ/Σ µέτρησης έντασης από το δίκτυο, παρακολουθεί το ρεύµα και αν αυτό είναι ανεπίτρεπτα µεγάλο, στέλνει στο διακόπτη ισχύος εντολή να ανοίξει {12}. Οι Η/Ν παρακολουθούν Tα ρεύµατα φάσεων σε µονοφασικά, διφασικά και τριφασικά σφάλµατα οπότε και λέγονται Η/Ν φάσεων και Tα ρεύµατα γης στα οποία µετρούν το άθροισµα των φασικών ρευµάτων δηλαδή το ρεύµα που διαρρέει τη γείωση του Μ/Σ γι αυτό και λέγονται Η/Ν γης. Σε σφάλµατα φάσεων έχουµε µεγαλύτερα ρεύµατα σε σχέση µε τα σφάλµατα γης (µονοφασικά σφάλµατα) γιατί η αντίσταση γείωσης του ουδετέρου του δικτύου των 20 kv είναι σχετικά µεγάλη (12 Ω). Για τον λόγο αυτό οι Η/Ν γης είναι ρυθµισµένοι να αντιδρούν σε χαµηλότερα ρεύµατα απ ότι οι Η/Ν φάσεων. Οι Η/Ν του δικτύου ΜΤ διακρίνονται σε {6}: o Απλούς Η/Ν υπερεντάσεως που δεν εξαρτώνται από την κατεύθυνση o Στους Η/Ν υπερεντάσεως που εξαρτώνται από την κατεύθυνση Οι απλοί Η/Ν χωρίζονται στους : o Στιγµιαίους Η/Ν υπερεντάσεως στους οποίους µόλις το ρεύµα υπερβεί ένα όριο ανοίγουν ακαριαία. o Η/Ν υπερεντάσεως χρονικής καθυστέρησης 6
Οι Η/Ν υπερεντάσεως χρονικής καθυστέρησης µε τη σειρά τους διακρίνονται σε: o Σταθερού χρόνου οι οποίοι ανεξάρτητα του µεγέθους της υπερέντασης λειτουργούν στον ίδιο χρόνο που καθορίζεται από τη ρύθµισή τους. o Αντιστρόφου χρόνου στους οποίους ο χρόνος λειτουργίας µειώνεται όσο αυξάνει η υπερένταση. Οι Η/Ν µε χαρακτηριστικές αντιστρόφου χρόνου έχουν σκοπό την προστασία από θερµικές καταπονήσεις των στοιχείων του δικτύου ΜΤ. Οι χαρακτηριστικές προσδιορίζουν για κάθε ρεύµα πότε θα ανοίξει ο διακόπτης και ονοµάζονται καµπύλες χρονικής καθυστέρησης. Για λόγους συντονισµού των διακοπτών, ενδείκνυται οι χρόνοι ανοίγµατος του διακόπτη της ΕΗ να είναι µεγαλύτεροι σε σχέση µε αυτούς των διακοπτών των καταναλωτών. Υπάρχει ένα ελάχιστο ρεύµα κάτω από το οποίο δεν δίνει εντολή πτώσης ο Η/Ν. Αυτό το ρεύµα χαρακτηρίζει και τη ρύθµιση. Σύµφωνα µε τις υπάρχουσες τυποποιήσεις, ανάλογα µε το ρυθµό µειώσεως του χρόνου διακρίνονται τρείς τύποι: Οι απλώς αντιστρόφου χρόνου Οι πολύ αντιστρόφου χρόνου Οι εξαιρετικά αντιστρόφου χρόνου Οι Η/Ν µπορεί να έχουν στοιχείο που να δίνει αµέσως εντολή πτώσης όταν το ρεύµα υπερβεί µια τιµή. Αυτό λέγεται στοιχείο στιγµιαίας λειτουργίας και έχει σκοπό την προστασία από δυναµικές επιδράσεις σε µεγάλα ρεύµατα. Οπότε πάνω από ένα πολύ µεγάλο ρεύµα πρέπει να ανοίγουν όσο το δυνατό πιο γρήγορα. Οι διακόπτες αναχώρησης µιας εναέριας γραµµής ΜΤ εκτελούν συνήθως περισσότερους κύκλους λειτουργίας ως εξής {12}: Αν παρουσιαστεί ένα σφάλµα και ο Η/Ν δώσει εντολή µετά από κάποιο χρόνο τότε ο διακόπτης ισχύος ανοίγει,στη συνέχεια παραµένει ανοιχτός για κάποιο χρονικό διάστηµα,έπειτα ξανακλείνει, ξαναανοίγει αν το σφάλµα παραµείνει κ.ο.κ. Αυτή η λειτουργία χαρακτηρίζεται ως O-C-O (open-close-open..) ή λειτουργία επαναφορών. Οι επαναληπτικοί κύκλοι γίνονται γιατί τα σφάλµατα µπορεί να είναι παροδικά στα εναέρια δίκτυα. Οι επαναφορές µπορεί να ρυθµιστούν ξεχωριστά για σφάλµατα φάσεων, γης ενώ δεν εκτελούνται συνήθως στα υπόγεια δίκτυα διότι δεν υπάρχουν κατά κανόνα παροδικά σφάλµατα. 1.2.1.2 Αναχωρήσεις εναέριων καλωδίων ΜΤ Στα εναέρια δίκτυα οι Η/Ν είναι αντιστρόφου χρόνου σχ.1.2α {12}. Επειδή στις εναέριες γραµµές το ρεύµα βραχυκύκλωσης εξαρτάται από την απόσταση της θέσης του βραχυκυκλώµατος, η χαρακτηριστική αντιστρόφου χρόνου βοηθά στο να έχουµε επιλεκτική συνεργασία των µέσων προστασίας. Με την χαρακτηριστική αυτή σε χαµηλές εντάσεις δίνεται χρόνος στα άλλα µέσα που είναι αποµακρυσµένα,δηλαδή στις διακλαδώσεις των καταναλωτών, να αντιδράσουν. Σε µεγάλες εντάσεις όπου η θερµική και δυναµική καταπόνηση των δικτύων είναι µεγάλη, ο διακόπτης ανοίγει σχεδόν ακαριαία. Στους Η/Ν φάσεων υπάρχουν και στοιχεία στιγµιαίας λειτουργίας που δίνουν εντολή απόζευξης ακαριαία (0,6 sec) σε µεγάλα ρεύµατα, περίπου δεκαπλάσια του ονοµαστικού. Τόσο για τους Η/Ν γης όσο και για τους Η/Ν φάσεων υπάρχουν οριακές τιµές ρευµάτων (ρυθµίσεις) κάτω από τις οποίες δεν διεγείρονται. 1.2.1.3 Αναχωρήσεις υπόγειων καλωδίων ΜΤ Για υπόγεια καλώδια προτιµώνται οι Η/Ν υπερεντάσεως χρονικής καθυστερήσεως µε χαρακτηριστικές σταθερού χρόνου σχ.1.2β {12}. Εδώ έχουµε και πάλι Η/Ν µε στοιχεία γης και φάσεων. Οι Η/Ν σταθερού χρόνου είναι πιο εύχρηστοι και φθηνοί από τους Η/Ν αντιστρόφου χρόνου. Οι αντιστρόφου χρόνου, στην περίπτωση δικτύου ΜΤ µε υπόγεια 7
καλώδια, δεν βοηθούν στην επιλεκτικότητα,όπως γίνεται στα εναέρια δίκτυα, επειδή στα υπόγεια δίκτυα όλοι οι διακόπτες των καταναλωτών ελέγχονται συνήθως από τη ΕΗ. 1.2.2 ιακλάδωση σε καταναλωτή ΜΤ Στα σηµεία τροφοδότησης των καταναλωτών η ΕΗ εγκαθιστά,πριν την εγκατάσταση του καταναλωτή, ένα µέσο προστασίας 1 της διακλάδωσης σχ.1.1. Το µέσο προστασίας είναι ρυθµισµένο ή επιλεγµένο έτσι ώστε σε περίπτωση σφαλµάτων στην εγκατάσταση του καταναλωτή να διακόπτεται η διακλάδωσή του πριν ανοίξει ο διακόπτης 0 στην αναχώρηση της γραµµής ΜΤ. Έτσι δεν ενοχλούνται οι υπόλοιποι καταναλωτές ΜΤ που είναι στην ίδια γραµµή, αν γίνει σφάλµα σε ένα από αυτούς. Το µέσο προστασίας 1 της παροχής που εγκαθιστά η ΕΗ προσδιορίζεται από τον τύπο της παροχής και µπορεί να είναι {12}: ασφάλειες εκτόνωσης βραδείας τήξης, διακόπτης αποµόνωσης (sectionalizer), αυτόµατος διακόπτης ισχύος µε τους κατάλληλους Η/Ν και ασφάλειες σκόνης. 1.2.2.1 ιακόπτες αποµόνωσης Οι διακόπτες αποµόνωσης λειτουργούν σε σφάλµατα που συµβαίνουν σε διακλαδώσεις δικτύων. Oι διακόπτες αποµόνωσης της ΕΗ δεν διακόπτουν το ρεύµα βραχυκύκλωσης διότι έχουν προδιαγραφές διακόπτη φορτίου, διεγείρονται όµως από το ρεύµα βραχυκύκλωσης και από τους κύκλους λειτουργίας (επαναφοράς) του διακόπτη ισχύος στην αναχώρηση της γραµµής ΜΤ. Μετρούν µε εσωτερικό µηχανισµό, αµέσως µόλις περάσει απ αυτούς το ρεύµα βραχυκύκλωσης,τους κύκλους λειτουργίας του διακόπτη ισχύος. Στον τελευταίο κύκλο ανοίγουν µετά αφού ανοίξει ο /Ι. Ακολούθως ο /Ι κλείνει, µένει κλειστός, ενώ ο Α µένει ανοικτός. Σε παροχές ΜΤ µπορεί ο Α να ρυθµιστεί για να ανοίγει ήδη από τον πρώτο κύκλο, δηλαδή αµέσως µετά το άνοιγµα του διακόπτη ισχύος στην αναχώρηση της γραµµής ΜΤ. Έτσι αποµονώνεται ο καταναλωτής, ενώ ο /Ι στην αναχώρηση της γραµµής παραµένει κλειστός. Η τροφοδότηση των λοιπών καταναλωτών ΜΤ υφίσταται µόνο τις διακοπές που προέρχονται από τους κύκλους λειτουργίας του /Ι στην αναχώρηση. Πλεονέκτηµα των Α έναντι των ασφαλειών είναι ότι δεν χρειάζονται αλλαγή, όπως οι ασφάλειες και έχουν πλήρη συνεργασία µε το /Ι στην αναχώρηση της γραµµής ΜΤ. Η επανάζευξη τους γίνεται είτε αυτόµατα είτε χειροκίνητα αφού πρώτα βέβαια αποκατασταθεί το σφάλµα από συνεργείο της ΕΗ. Στους Α µπορεί να υπάρχει και διάταξη δέσµευσης κατά τη ζεύξη Μ/Σ, δηλαδή να µη διεγείρονται µε ρεύµατα ζεύξης. 1.2.2.2 Ασφάλειες Οι ασφάλειες της ΕΗ στην περίπτωση των υπαίθριων εγκαταστάσεων (τύπου Α1) είναι τύπου εκτόνωσης βραδείας τήξης και χαρακτηρίζονται µε το γράµµα Τ. Οι ασφάλειες αυτές είναι ένας πλαστικός σωλήνας διαµέτρου 1-2cm µε ένα λεπτό σύρµα µέσα.στις εσωτερικές εγκαταστάσεις (τύπου Β1) είναι ασφάλειες σκόνης, υψηλής τάσης και υψηλής ισχύος (ΗΗ). Στις ασφάλειες σκόνης δεν υπάρχει η διάκριση βραδείας ή ταχείας ψήξης. Οι χαρακτηριστικές τους αντιστοιχούν περισσότερο στις ασφάλειες ταχείας τήξης(κ), τύπου εκτόνωσης. Οι ασφάλειες εκτόνωσης είναι πολύ φθηνότερες από τις ασφάλειες σκόνης. εν επιτρέπεται όµως η χρήση τους σε κλειστούς χώρους λόγω των τοξικών αερίων που αναπτύσσονται. Οι ασφάλειες πρέπει να συνεργάζονται µε τους Η/Ν γης του /Ι στην αναχώρηση. 8
1.2.2.3 ιακόπτες ισχύος Η ΕΗ σε παροχές τύπου Β2 µεγάλης ισχύος προστατεύει τους καταναλωτές µε /Ι. Η διέγερσή τους γίνεται µε Η/Ν σταθερού χρόνου που διαθέτουν για την υπερφόρτιση και στοιχείο στιγµιαίας λειτουργίας για το βραχυκύκλωµα. Οι Η/Ν µπορεί να διαθέτουν και στοιχείο γης. Σε ορισµένες παροχές ο καταναλωτής εγκαθιστά /Ι που µπορεί να είναι τύπου πρωτογενούς προστασίας ή δευτερογενούς προστασίας. Στην πρωτογενή υπάρχουν στον /Ι ενσωµατωµένα πηνία για την καµπύλη χρονικής καθυστέρησης και στιγµιαία στοιχεία. Εφόσον η πρωτογενής προστασία δεν έχει ρύθµιση για ρεύµατα γης, η µέγιστη ισχύς που µπορεί να εφαρµοσθεί είναι περιορισµένη από τη ρύθµιση των Η/Ν γης της ΕΗ. ηλαδή το µέγιστο ρεύµα εφαρµογής είναι µικρότερο των 80 Α, συνήθως 50 Α. Στη δευτερογενή προστασία ο /Ι συνδυάζεται µε Η/Ν που µπορεί να είναι ηλεκτροµηχανικοί, ηλεκτρονικοί ή ψηφιακοί. Το µέσο 1, που εγκαθιστά η.ε.η, δεν προστατεύει πάντα τον Μ/Σ ή την εγκατάσταση ΜΤ του καταναλωτή, αλλά µόνο την παροχή, δηλαδή αποµονώνει την παροχή σε περίπτωση βραχυκυκλώµατος. Εξαίρεση αποτελεί ο τύπος παροχής Β2 όπου υπάρχει πλήρης προστασία του καταναλωτή από το µέσο 1. Ο καταναλωτής για να προστατεύσει τον Μ/Σ και την εγκατάστασή του σε σφάλµατα εγκαθιστά επιπρόσθετα στην αρχή της εγκατάστασής του, λαµβάνοντας υπόψιν και τον τύπο της παροχής, τα εξής µέσα: ασφάλειες σκόνης υψηλής τάσης, διακόπτες ισχύος µε τους κατάλληλους Η/Ν. Αν ο τύπος της παροχής είναι ο Β2 τότε δεν χρειάζεται κάποιο µέσο προστασίας. Η ισχύς διακοπής ή βραχυκύκλωσης S k των µέσων απόζευξης ασφαλειών και διακοπτών ισχύος, τόσο της ΕΗ όσο και του καταναλωτή ανεξάρτητα του τύπου παροχής είναι συνήθως µέχρι 250 MVA στη Θεσσαλονίκη, ενώ στην Αττική µέχρι 500 MVA. Αν η ισχύς διακοπής του µέσου προστασίας δηλαδή του διακόπτη ή της ασφάλειας είναι µικρότερη από τα 250 MVA τότε µπορεί να επέλθει ζηµιά στα µέσα και στον Υ/Σ σε περίπτωση βραχυκυκλωµάτων. 1.2.3 Επιλεκτική συνεργασία των µέσων προστασίας Οι χαρακτηριστικές ρεύµατος-χρόνου των µέσων προστασίας πρέπει να είναι τέτοιες ώστε να εξασφαλίζεται µια επιλεκτική προστασία. Αυτό σηµαίνει ότι το όργανο προστασίας που είναι πλησιέστερα στο σφάλµα να διακόπτει πρώτο. ηλαδή για να διακόψει ένα µέσο γρηγορότερα από ένα άλλο, εφόσον διαρρέονται από το ίδιο ρεύµα πρέπει ο χρόνος αντίδρασης του πρώτου να είναι µικρότερος από το χρόνο του δεύτερου. Η επιλεκτική προστασία πρέπει να εξασφαλίζεται σε όλη την αλυσίδα των µέσων προστασίας από τη ΧΤ των 400V έως και το διακόπτη αναχώρησης της γραµµής ΜΤ. Η επιλεκτική συνεργασία πρέπει να υπάρχει σε όλα τα σφάλµατα δηλαδή τόσο σε σφάλµατα γης όσο και φάσεων. Έτσι σε µέσα προστασίας που δεν κάνουν διάκριση µεταξύ σφαλµάτων γης και φάσεων πρέπει τα ρεύµατα διέγερσης των µέσων να συνεργάζονται επιλεκτικά µε τους Η/Ν γης της ΕΗ. Τέτοια µέσα που δεν κάνουν διάκριση φάσεων γης είναι οι ασφάλειες και οι διακόπτες µε πρωτογενή προστασία(αυτοπροστασία). Αυτός είναι ο λόγος που δεν εγκαθίστανται ασφάλειες ή πρωτογενής προστασία για µεγάλες ισχείς (>800 kva) {15}. 1.3 Τυποποιηµένες παροχές ΜΤ Υπάρχουν τέσσερις τύποι παροχών ΜΤ {12} : 9
Τύπος Εγκατάσταση µέτρησης Μέγιστη ισχύς ΥΣ Α1 Εξωτερικά (υπαίθρια) 630 kva Α2 Εξωτερικά (υπαίθρια) Περιορίζεται µόνο από το δίκτυο ΜΤ Β1 Εσωτερικά (στεγασµένη) 1250 kva Β2 Εσωτερικά (στεγασµένη) Περιορίζεται µόνο από το δίκτυο ΜΤ Εάν η στεγασµένη παροχή Β προέρχεται από καλωδιακό δίκτυο τότε φέρει και το γράµµα Κ. Τα σχ.1.3-1.7 δείχνουν τους τύπους αυτούς παροχής και τις προδιαγραφές των µέσων προστασίας τους. Τα µέσα αυτά αφορούν προστασία µόνο έναντι βραχυκυκλωµάτων. Κάθε παροχή αποτελείται από την εγκατάσταση της ΕΗ και την εγκατάσταση του καταναλωτή. Η εγκατάσταση της ΕΗ περιλαµβάνει µέσα προστασίας και απόζευξης και µπορεί να είναι υπαίθρια πάνω σε στύλο και χαρακτηρίζεται µε το γράµµα Α. Εναλλακτικά µπορεί να είναι σε στεγασµένο χώρο οπότε χαρακτηρίζεται µε το γράµµα Β. Η εγκατάσταση του καταναλωτή αποτελείται από το Μ/Σ, τα µέσα ζεύξης και προστασίας ΜΤ και από τον κεντρικό πίνακα ΧΤ. 1.3.1 Παροχή Α1 Η παροχή αυτή γίνεται από το εναέριο δίκτυο ΜΤ. Τα µέσα που χρησιµοποιεί η ΕΗ είναι ασφαλειοαποζεύκτες µε ασφάλειες εκτόνωσης βραδείας τήξης ονοµαστικής έντασης µέχρι 30Α ( είναι η µέγιστη που µπορεί να συνεργασθεί µε τους Η/Ν γης στην γραµµή αναχώρησης), Μ/Σ µέτρησης έντασης και τάσης και είναι όλα πάνω σε στύλο δηλαδή υπαίθρια. Ενδεχοµένως υπάρχουν και αλεξικέραυνα σε κεραυνόπληκτες περιοχές. Από το στύλο της ΕΗ αναχωρεί καλωδιακή γραµµή προς τον Υ/Σ του καταναλωτή την οποία κατασκευάζει ο ίδιος. Ο καταναλωτής µπορεί να έχει ένα ή περισσότερους κλάδους µε δική τους προστασία. Κάθε κλάδος έχει ένα ή περισσότερους παραλληλισµένους Μ/Σ που αποζεύξιµοι µε διακόπτη φορτίου. Ο διακόπτης φορτίου πρέπει να συνοδεύεται και από ένα αποζεύκτη αν δεν έχει ορατές επαφές. Οι παραλληλισµένοι Μ/Σ είναι συνδεδεµένοι µόνιµα ή µέσω απόζευκτών στην ΜΤ και ΧΤ έτσι ώστε να µπορεί να γίνει η αποµόνωση του ενός όταν αυτός υποστεί κάποια βλάβη. Η παροχή Α1 µπορεί να έχει τις εξής µορφές: Ένας κλάδος µε ένα ή περισσότερους Μ/Σ παράλληλα συνδεδεµένους. ύο ή περισσότεροι κλάδοι µενωµένοι στη ΧΤ. Στους ζυγούς ΧΤ, πρέπει να ελέγχεται η επιλεκτικότητα στα µέσα προστασίας σε βραχυκυκλώµατα. Αν υπάρχουν παράλληλοι κλάδοι το ρεύµα βραχυκύκλωσης διακλαδίζεται έτσι το µέσο προστασίας του καταναλωτή διαρρέεται από µικρότερο ρεύµα βραχυκύκλωσης από ότι η ασφάλεια της ΕΗ. Επιτρέπεται επίσης στην άφιξη του καλωδίου στους ζυγούς της ΜΤ να τοποθετηθεί ένα γενικό µέσο προστασίας π.χ /Ι. Τότε το γενικό µέσο θα συνεργάζεται µε την ασφάλεια της ΕΗ. Στην περίπτωση δυο ή περισσότερων κλάδων πρέπει να εγκατασταθεί τουλάχιστον ένας αποζεύκτης στην άφιξη του καλωδίου στους ζυγούς ώστε να υπάρχει δυνατότητα αποµόνωσης των ζυγών. εν πρέπει να λησµονείται ότι στην αποµόνωση των ζυγών έχουµε τους ακροδέκτες των καλωδίων και τον αποζεύκτη να βρίσκονται υπό τάση. Σε περίπτωση βραχυκυκλώµατος στη ΧΤ το ρεύµα του κλάδου είναι ίσο µε το ρεύµα της ασφάλειας της ΕΗ. Το βραβραχυκύκλωµα τροφοδοτείται µόνο από τον ένα κλάδο. Η µέγιστη επιτρεπόµενη ισχύς ανά κλάδο είναι 630 kva όσο και η ισχύς του Υ/Σ. Αντί ασφαλειών µπορεί να χρησιµοποιηθεί /Ι µε Η/Ν και µετασχηµατιστές µέτρησης. Ο /Ι πρέπει να έχει στοιχεία καθυστέρησης και στιγµιαίας λειτουργίας. Πρέπει να υπάρχει συνεργασία του /Ι µε την ασφάλεια της ΕΗ κάτι που είναι δύσκολο. Γι αυτό συνίσταται η προστασία να γίνεται µε ασφάλειες σκόνης αντί µε /Ι γιατί συνεργάζονται καλύτερα µε την ασφάλεια της ΕΗ και µειώνουν σηµαντικά το ρεύµα βραχυκύκλωσης. 10
Ο Υ/Σ του καταναλωτή µπορεί να είναι υπαίθριος και να περιλαµβάνει ασφάλειες και διακόπτη φορτίου στην πλευρά της παροχής. Ο διακόπτης φορτίου πρέπει να χειρίζεται από το έδαφος για λόγους ασφαλείας. 1.3.2 Παροχή Α2 Η παροχή Α2 διαφέρει από την Α1 στο ότι η προστασία γίνεται µε διακόπτη αποµόνωσης και όχι µε ασφαλειοαποζεύκτη. Οπότε οι Η/Ν που διεγείρονται σε σφάλµα είναι αυτοί της αναχώρηση της γραµµής ΜΤ του δικτύου, εξαιτίας του /Α. Η εγκατάσταση της ΕΗ περιλαµβάνει αποζεύκτη, /Α(sectionalizer), Μ/Σ µέτρησης τάσης και έντασης και αλεξικέραυνα αν χρειάζεται. Όλα τα µέσα αυτά είναι τοποθετηµένα πάνω σε στύλο. Ο καταναλωτής εγκαθιστά καλώδιο από το στύλο της ΕΗ µέχρι τον πίνακά του ΜΤ. Η εγκατάσταση περιέχει ένα ή περισσότερους κλάδους µε ίδια µέσα προστασίας όπως και στην παροχή Α1. Η προστασία κάθε κλάδου µπορεί να γίνει µε ασφάλειες σκόνης ή µε /Ι και Η/Ν. Αυτά τα µέσα πρέπει να συνεργάζονται µε τους Η/Ν αναχώρησης της γραµµής ΜΤ. Η προστασία κάθε κλάδου εξαρτάται από τους Η/Ν αυτούς. Πρέπει να υπάρχει επιλεκτική συνεργασία του µέσου προστασίας του καταναλωτή µε τους Η/Ν γης της ΕΗ στην αναχώρηση της γραµµής ΜΤ. ηλαδή είτε υπάρχει ασφάλεια είτε /Ι πρέπει αυτά να έχουν χαρακτηριστικές που να συνεργάζονται µε τους Η/Ν γης της ΕΗ. Στην περίπτωση που στη ΧΤ υπάρχουν δυο κλάδοι παράλληλοι και συµβαίνει βραχυκύκλωµα στην πλευρά της ΧΤ, το ρεύµα βραχυκύκλωσης στην παροχή θα είναι Ι ενώ σε κάθε κλάδο Ι/2. Για τον λόγο αυτό οι Η/Ν στην αναχώρηση πρέπει να ρυθµιστούν στο µισό ρεύµα απ ότι θα ρυθµίζονταν αν οι κλάδοι ήταν ανεξάρτητοι. Πρέπει να τονιστεί εδώ ότι σε σφάλµατα γης στη ΧΤ οι Η/Ν γης στην αναχώρηση δεν διεγείρονται γιατί δεν υπάρχει ρεύµα γης στην περίπτωση αυτή. Εάν ο καταναλωτής θέλει να αυξήσει την ισχύ του ανά κλάδο τότε πρέπει να εγκαταστήσει Η/Ν γης που να συνεργάζονται µε αυτούς της ΕΗ. 1.3.3 Παροχή Β1 Η παροχή αυτή εγκαθίσταται σε καταναλωτές µικρής ισχύος, όταν αυτοί τροφοδοτούνται από εναέρια ή υπόγεια δίκτυακαι η εγκατάσταση της ΕΗ είναι εσωτερικού χώρου. Ο καταναλωτής εδώ έχει µόνο ένα κλάδο ο οποίος µπορεί να έχει έναν ή περισσότερους παράλληλους Μ/Σ. Αν χρειάζονται περισσότεροι του ενός κλάδοι µε ίδια προστασία, κατασκευάζεται η παροχή Β2. Η εγκατάσταση της ΕΗ γίνεται σε χώρο διαµορφωµένο από τον καταναλωτή µε τρόπο που καθορίζει η ίδια. Η σύνδεση µε το δίκτυο της ΕΗ γίνεται ακτινικά αν πρόκειται για εναέριο δίκτυο ή βροχοειδώς αν πρόκειται για υπόγειο δίκτυο. Στην βροχοειδή σύνδεση υπάρχουν δυο καλώδια που οδεύουν από το δίκτυο της ΕΗ στον καταναλωτή. Το ένα καλώδιο της παροχής προέρχεται από προηγούµενο καταναλωτή και το άλλο καλώδιο οδηγεί στον επόµενο. Η ΕΗ εγκαθιστά προκατασκευασµένους πίνακες τύπου ΒΚΙ που περιλαµβάνουν σαν µέσο ζεύξης και προστασίας διακόπτη φορτίου µε ασφάλειες σκόνης. Για τη µέτρηση χρησιµοποιούνται Μ/Σ µέτρησης τάσης και έντασης από τους οποίους ο Μ/Σ τάσης προστατεύεται µε ασφάλειες σκόνης. Ο καταναλωτής επιτρέπεται να χειρίζεται το διακόπτη φορτίου αλλά όχι να επεµβαίνει µέσα στην κυψέλη της ΕΗ. Έτσι οι ζυγοί του καταναλωτή µπορεί να τεθούν εκτός τάσης χωρίς να πρέπει να καλέσει τη ΕΗ. Αν ο Φ της ΕΗ έχει ορατές επαφές τότε αφού, γειωθούν τα στοιχεία του Υ/Σ, µπορούν να εκτελεστούν εργασίες στον Υ/Σ του καταναλωτή. Αν ο Φ δεν έχει ορατές επαφές τότε πρέπει να τοποθετηθούν ένας αποζεύκτης ή Φ µε ορατές επαφές επιπλέον προκειµένου να εκτελεσθούν οι εργασίες. Οι ασφάλειες που χρησιµοποιούνται είναι τύπου σκόνης επειδή ο χώρος είναι εσωτερικός. Η µέγιστη ονοµαστική ένταση της ασφάλειας καθορίζεται από τη συνεργασία της µε τους Η/Ν γης της αναχώρησης της γραµµής. 11
Η εγκατάσταση του καταναλωτή δεν απαιτεί µέσο προστασίας στη ΜΤ, πρέπει όµως να τοποθετηθεί ένα γενικό µέσο απόζευξης εφόσον ο Φ της ΕΗ δεν έχει ορατές επαφές. Στην πλευρά της ΧΤ επιβάλλεται ένα γενικό µέσο προστασίας που συνεργάζεται µε την ασφάλεια σκόνης της ΕΗ. Επιτρέπεται να εγκατασταθούν ασφάλειες ονοµαστικής έντασης 400Α το ανώτερο. Από 400 Α και άνω χρησιµοποιούνται /Ι που περιέχουν και στοιχείο στιγµιαίας λειτουργίας. Η ασφάλεια των 400 Α αντιστοιχεί σε Μ/Σ ισχύος 250 kva ενώ για /Ι η µέγιστη επιτρεπόµενη ισχύς του Μ/Σ είναι 1250 kva. Όταν ο καταναλωτής έχει ισχύ µεγαλύτερη των 1250 kva ή όταν έχει πάνω από ένα κλάδο κατασκευάζεται η παροχή Β2. 1.3.4 Παροχή Β2 Η παροχή αυτή κατασκευάζεται σε καταναλωτές ισχύος µεγαλύτερης από αυτή της παροχής Β1, όταν η εγκατάσταση της ΕΗ γίνεται εσωτερικά. Το δίκτυο τροφοδοσίας της ΕΗ µπορεί να είναι εναέριο. Ο καταναλωτής µπορεί να έχει περισσότερους του ενός κλάδους,όπου κάθε κλάδος είναι αποζεύξιµος µε Φ. Η ισχύς του Υ/Σ περιορίζεται µόνο από το δίκτυο. Κάθε κλάδος µπορεί να έχει ένα ή περισσότερους παράλληλους Μ/Σ. Στην εγκατάσταση της ΕΗ, η σύνδεση του καταναλωτή µε το δίκτυο γίνεται µε ένα ή δυο καλώδια σε ακτινική διάταξη ή σε βρόχο. Εγκαθίσταται προκατασκευασµένος πίνακας τύπου ΒΚΙΙ µε αποζεύκτη, /Ι µε Η/Ν, Μ/Σ µέτρησης και µετρητές. Οι Η/Ν του /Ι της ΕΗ είναι σταθερού χρόνου και είναι ρυθµισµένοι ώστε να προστατεύουν τους Μ/Σ του καταναλωτή σε βραχυκυκλώµατα. Για πολύ µικρούς Μ/Σ πρέπει να τοποθετείται επιπλέον µέσον προστασίας π.χ ασφάλειες. Για τη ρύθµιση των Η/Ν της ΕΗ στο σηµείο της παροχής λαµβάνονται υπόψιν οι εξής απαιτήσεις: Συνεργασία µε τον Η/Ν αναχώρησης της γραµµής Στην περίπτωση Η/Ν αναχώρησης σταθερού χρόνου πρέπει να υπάρχει συνεργασία του /Ι της παροχής µε το /Ι της αναχώρησης. Το ίδιο ισχύει και στην περίπτωση Η/Ν αναχώρησης αντιστρόφου χρόνου. Εξασφάλιση προστασίας των Μ/Σ σε βραχυκυκλώµατα Στην περίπτωση που οι Η/Ν αναχώρησης είναι σταθερού χρόνου η προστασία Μ/Σ θεωρείται εξασφαλισµένη όταν η ρύθµιση των Η/Ν φάσεων της παροχής είναι το πολύ δεκαπλάσια της ονοµαστικής έντασης του Μ/Σ. Το ίδιο ισχύει και στην περίπτωση Η/Ν αναχώρησης αντιστρόφου χρόνου. Ο /Ι δεν πρέπει να ανοίγει από τα ρεύµατα ζεύξης. Στην περίπτωση που οι Η/Ν αναχώρησης είναι σταθερού χρόνου η αδράνεια του /Ι στην παροχή σε ρεύµατα ζεύξης είναι εξασφαλισµένη όταν τα στοιχεία στιγµιαίας λειτουργίας του Η/Ν στην παροχή έχουν ρεύµα ρύθµισης πάνω από το δεκαπλάσιο του ρεύµατος που αντιστοιχεί στο σύνολο των ονοµαστικών ρευµάτων όλων των Μ/Σ. Αν δεν είναι δυνατή αυτή η ρύθµιση τα στοιχεία στιγµιαίας λειτουργίας τίθενται εκτός λειτουργίας. Η ρύθµιση χρόνου της χρονικής καθυστέρησης είναι τόσο µεγάλη ώστε να µην επηρρεάζεται από τα ρεύµατα ζεύξης που διαρκούν λιγότερο χρόνο. Το ίδιο ισχύει και στην περίπτωση Η/Ν αναχώρησης αντιστρόφου χρόνου. Ο /Ι πρέπει να συνεργάζεται µε τα µέσα προστασίας που εγκαθιστά ο καταναλωτής. Στην περίπτωση που οι Η/Ν αναχώρησης είναι σταθερού χρόνου, αν υπάρχουν µέσα προστασίας στην ΜΤ ανά Μ/Σ τότε πρέπει να ελεγχθεί η συνεργασία τους µε το /Ι της παροχής. Οµοίως και για τα µέσα στην πλευρά της ΧΤ κάθε Μ/Σ. Το ίδιο ισχύει και στην περίπτωση Η/Ν αναχώρησης αντιστρόφου χρόνου. Ο /Ι δεν πρέπει να ανοίγει σε βραχυχρόνιες αυξήσεις του φορτίου. Στην περίπτωση που οι Η/Ν αναχώρησης είναι σταθερού χρόνου, για να µην έχουµε πτώση του /Ι της παροχής από υπερφορτίσεις, η ρύθµιση της χρονικής καθυστέρησης στους Η/Ν φάσεων στην είσοδο της παροχής πρέπει να είναι 2-4 φορές η ένταση που αντιστοιχεί στην συµφωνηµένη ισχύ του καταναλωτή. Το ίδιο ισχύει και στην περίπτωση Η/Ν αναχώρησης αντιστρόφου χρόνου. 12
Στην εγκατάσταση του καταναλωτή, η προστασία των Μ/Σ σε βραχυκυκλώµατα γίνεται από το /Ι της παροχής. Ο καταναλωτής µπορεί να έχει πολλούς κλάδους και κάθε κλάδος πρέπει να είναι αποζεύξιµος για να µπορεί να αποχωριστεί ένας Μ/Σ. Για τον λόγο αυτό χρησιµοποιούνται διακόπτες φορτίου σε συνδυασµό µε αποζεύκτες ή εναλλακτικά διακόπτες φορτίου µε ορατές επαφές. Αντί διακοπτών φορτίου µπορεί να χρησιµοποιηθούν /Ι µε αποζεύκτες. Αυτό εφαρµόζεται αν προστατεύσουµε επιπρόσθετα τον κλάδο µε διαφορική προστασία, Η/Ν Buchholz, θερµίστορες ή Η/Ν υπερέντασης. Η ΕΗ δε συνιστά Η/Ν υπερέντασης γιατί υπάρχει δυσκολία στη συνεργασία µε τον Η/Ν του /Ι της παροχής. Ο καταναλωτής επιτρέπεται να χειριστεί το /Ι της ΕΗ χωρίς να χρειαστεί να την καλέσει ή να την πληροφορήσει. Έτσι µπορεί να θέσει την εγκατάστασή του εκτός τάσης. Για να µπορέσουν όµως να γίνουν εργασίες εντός του Υ/Σ είναι απαραίτητο να γίνει και απόζευξη,µε ορατές επαφές, µε αποζεύκτη ζυγών. Επίσης η ΕΗ επιτρέπει στον καταναλωτή να χρησιµοποιήσει Η/Ν Buchholz ή άλλα µέσα και να τα συνδέσει µε το /Ι της παροχής. 1.4 Γειώσεις Υ/Σ καταναλωτών ΜΤ Η γείωση στους Υ/Σ είναι απαραίτητη για τους εξής λόγους {12} : Προστασία ατόµων κατά επικίνδυνων τάσεων επαφής και βηµατικών τάσεων σε βραχυκυκλώµατα µεταξύ φάσης και γης στη ΜΤ (σφάλµατα γης). Παράδειγµα είναι το σφάλµα µεταξύ φάσης και δοχείου του Μ/Σ ή και άλλων µεταλλικών µερών του Υ/Σ. Χρειάζεται γείωση λειτουργίας του ουδέτερου του Μ/Σ και γείωση προστασίας στην εγκατάσταση της ΧΤ για προστασία ατόµων κατά επικίνδυνων τάσεων επαφής. Η γείωση γίνεται σύµφωνα µε τον κανονισµό ΕΛΟΤ HD 384. Η γείωση ΧΤ αναπτύσεται στο κεφάλαιο 7. Η γείωση ΜΤ φέρει σηµαντικά ρεύµατα σε σφάλµατα γης.το ρεύµα γης ρέει µέσω αντιστάσεων που προέρχονται από το δίκτυο των 150 kv,τον Μ/Σ 150/20 kv και τη γείωσή του, τις γραµµές των 20 kv και την αντίσταση γείωσης του Υ/Σ του καταναλωτή. Μια από τις µεγαλύτερες αντιστάσεις είναι η αντίσταση γείωσης του Μ/Σ 150/20 kv, που συνήθως είναι 12 Ω για ισχύ 50 MVA και 9 Ω στους Μ/Σ 150/15 kv. Αυτή η αντίσταση έχει εκλεγεί ώστε να περιορίζει το ρεύµα σε σφάλµατα γης στα 1000 Α. Έτσι το µέγιστο ρεύµα που µπορεί να ρέει σε τέτοια σφάλµατα είναι 1000 Α και η διάρκειά του εξαρτάται από τη ρύθµιση των Η/Ν γης. Τα ρεύµατα σε σφάλµατα γης στη ΜΤ µπορεί να προκαλέσουν σηµαντικές βηµατικές τάσεις και τάσεις επαφής. Για την αντιµετώπισή τους χρησιµοποιούνται µικρές αντιστάσεις γείωσης και ισοδυναµικά πλέγµατα. ιακρίνουµε δύο είδη γείωσης ΜΤ σχ.1.8, 1.9: 1. Η συνισταµένη αντίσταση γείωσης της ΜΤ και ΧΤ είναι µικρότερη του 0,7 Ω (παλαιότερα 1Ω) και 2. Η συνισταµένη αντίσταση της ΜΤ και ΧΤ είναι πάνω από 0,7 Ω. Συγκεκριµένα: 1. Σε παροχές ΜΤ µπορεί η εγκατάσταση γείωσης ΜΤ και ΧΤ να είναι κοινή αν η συνισταµένη αντίσταση είναι µικρότερη του 0,7 Ω. Παροχές τύπου Α κοινή γείωση ΜΤ και ΧΤ Σε παροχές τύπου Α τα αλεξικέραυνα της ΕΗ γειώνονται σε ιδιαίτερο γειωτή π.χ πάσσαλο 3 m στο έδαφος, που είναι κατασκευή της ΕΗ. 13
Τα µεταλλικά µέρη της ΜΤ και ΧΤ γειώνονται σε κοινή εγκατάσταση γείωσης. Αυτά είναι οι µετρητές, τα αλεξικέραυνα του καταναλωτή, οι µανδύες των καλωδίων ΜΤ, τα µεταλλικά µέρη των κυψελών ΜΤ του καταναλωτή, το δοχείο του Μ/Σ και ο ουδέτερος της ΧΤ. Οι εγκαταστάσεις γείωσης είναι τρείς. Η πρώτη είναι αυτή των αλεξικέραυνων της ΕΗ(πάσσαλος), η δεύτερη είναι στο στύλο των µετρητών (πάσσαλος) και η τρίτη στον εσωτερικό χώρο του καταναλωτή µε πασσάλους από γαλβανισµένο χάλυβα 2 mm διαµέτρου, 3m στο έδαφος. Οι πάσσαλοι ενδείκνυται να είναι τρείς τουλάχιστον σε απόσταση 6 m µεταξύ τους. Συνίσταται αντί πασσάλων να χρησιµοποιείται θεµελειακή γείωση. Στην εγκατάσταση του εσωτερικού χώρου ενδείκνυται η χρησιµοποίηση ισοδυναµικού πλέγµατος σε βάθος 5 cm, σε όλο το δάπεδο του Υ/Σ που είναι προσιτό σε ανθρώπους. Σαν ισοδυναµικό πλέγµα χρησιµοποιείται δοµικό πλέγµα από διασταυρωµένα και συγκολληµένα χαλύβδινα σύρµατα µε διάµετρο 5 mm τουλάχιστον,µε ανοίγµατα το πολύ 300Χ300 mm 2. Το δοµικό πλέγµα βρίσκεται µέσα στο µπετόν του δαπέδου, σε βάθος 5-10 cm. Στο πλέγµα συγκολούνται χαλύβδινες ταινίες 30X3,5 mm 2 για σύνδεση µε τα µεταλλικά µέρη των κυψελών και τους γειωτές. Ενδείκνυται η χρήση γαλβανισµένου χάλυβα. Αντί δοµικού πλέγµατος µπορούν να χρησιµοποιηθούν ταινίες γαλβανισµένου χάλυβα 30X3,5 mm 2 µέσα στο µπετόν σε βάθος 5cm. Τοποθετούνται παράλληλα µεταξύ τους σε απόσταση 0,5-0,7 m και συνδέονται µε βίδες µετωπικά πάλι µε ταινίες. εν ενδείκνυται η χρήση πλέγµατος από χαλκό σε συνδυασµό µε χαλύβδινα ηλεκτρόδια γείωσης, διότι µπορεί να συµβεί ηλεκτροχηµική διάβρωση. Για τη γείωση χρησιµοποιούνται αγωγοί που µπορούν να φέρουν ρεύµατα 10000 Α για 1 sec. Η διατοµή που αντιστοιχεί είναι 25mm 2. H αντίσταση γείωσης µετριέται και και πρέπει να είναι <0,7 Ω. Παροχές τύπου Β, κοινή γείωση ΜΤ και ΧΤ Στις παροχές τύπου Β οι εγκαταστάσεις της ΕΗ και των καταναλωτών γειώνονται ή σε πασσαλογειωτές όπως στις παροχές Α ή σε θεµελιακή γείωση. Στο χώρο της ΕΗ και του καταναλωτή κατασκευάζονται ισοδυναµικά πλέγµατα όπως ορίζουν οι προδιαγραφές της ΕΗ. Είναι δοµικό πλέγµα µε σύρµατα διαµέτρου 5mm τουλάχιστον και διαστάσεων ανοιγµάτων το πολύ 300X300 mm 2. 2. H συνισταµένη αντίσταση γείωσης του Υ/Σ είναι µεγαλύτερη του 0,7 Ω. Στην περίπτωση αυτή οι γειωτές της ΜΤ και ΧΤ δεν ενώνονται. Οι κατασκευές των γειωτών και τα ισοδυναµικά πλέγµατα γειώνονται στη ΜΤ όπως και στην περίπτωση Υ/Σ µε αντίσταση γείωσης <0,7 Ω. Η αντίσταση γείωσης των γειωτών ΜΤ πρέπει να είναι µικρότερη των 40 Ω για λόγους ασφαλείας των ατόµων. Η γείωση του ουδέτερου του Μ/Σ και ενδεχοµένως οι γειώσεις του ουδέτερου αγωγού στους πίνακες ΧΤ πρέπει να έχουν συνολική συνισταµένη αντίσταση γείωσης µικρότερη των 10 Ω. Οι γειωτές της ΧΤ είναι τουλάχιστο 20 m µακριά από τους γειωτές της ΜΤ ώστε να µην αλληλοεπηρεάζονται οι δύο εγκαταστάσεις γείωσης. Ο ηλεκτρικός διαχωρισµός τους δεν είναι εύκολος, γι αυτό πρέπει να γίνεται προσπάθεια ώστε η αντίσταση γείωσης του Υ/Σ να είναι χαµηλή. Πρέπει να σηµειωθεί ότι στην περίπτωση ξεχωριστών γειώσεων όπου η αντίσταση γείωσης της ΜΤ είναι µεγάλη π.χ 40 Ω η µόνωση του Μ/Σ καταπονείται σε σφάλµατα γης. Για τον λόγο αυτό συνίσταται η προστασία µε απαγωγείς υπερτάσεων. 1.5 Μετασχηµατιστές Από κατασκευαστικής άποψης µπορούµε να χωρίσουµε τους Μ/Σ στις εξής κατηγορίες {2}: Ανάλογα µε το µονωτικό µέσο 1. Μ/Σ µε µονωτικό ορυκτέλαιο 14